-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Ereignis-abhängigen Zustandes mittels eines Radar-basierten Füllstandsmessgerätes sowie ein Füllstandsmessgerät zur Ausführung dieses Verfahrens.
-
In der Prozessautomatisierungstechnik werden allgemein Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung oder zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Hierzu basiert die Funktionsweise der Feldgeräte auf jeweils geeigneten Messprinzipien, um die entsprechenden Prozessvariablen, wie Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential oder Leitfähigkeit zu erfassen. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen werden von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
-
Zur Füllstandsmessung von Füllgütern in Behältern haben sich Radar-basierte Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Dabei werden unter dem Begriff „Behälter“ im Rahmen der Erfindung auch nicht-abgeschlossene Behältnisse, wie beispielsweise Becken, Seen oder fließende Gewässer verstanden. Ein zentraler Vorteil Radar-basierter Messverfahren besteht in der Fähigkeit, den Füllstand quasi kontinuierlich messen zu können. Im Kontext dieser Patentanmeldung beziehen sich der Begriff „Radar“ auf Signale bzw. elektromagnetische Wellen mit Frequenzen zwischen 0.03 GHz und 300 GHz. Übliche Frequenzbänder, bei denen Füllstandsmessung durchgeführt wird, liegen bei 2, 6 GHz 26 GHz oder 78 GHz.
-
Im Fall von Radar-basierter Füllstandsmessung bildet das Pulslaufzeit-Prinzip ein etabliertes Messprinzip. Hierbei werden pulsförmige Mikrowellensignale zyklisch in Richtung des Füllguts ausgesandt und die Laufzeit bis zum Empfang des entsprechenden pulsförmigen Empfangssignals gemessen. Auf Basis dieses Messprinzips können Füllstandsmessgeräte mit vergleichsweise geringem schaltungstechnischem Aufwand realisiert werden. Ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät, welches nach dem Pulslaufzeit-Verfahren arbeitet, ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 104 858 A1 beschrieben.
-
Sofern eine komplexere Schaltungstechnik in Kauf genommen werden kann, bietet sich zur Radar-basierten Füllstandsmessung auch FMCW („Frequency Modulated Continuous Wave“) als Messprinzip an. Bezüglich eines typischen Aufbaus von FMCW-basierten Füllstandsmessgeräten sei exemplarisch auf die Offenlegungsschrift
DE 10 2013 108 490 A1 verwiesen.
-
Das Messprinzip von FMCW- Radar basierten Entfemungsmessverfahren beruht darauf, das Mikrowellensignal zwar kontinuierlich, jedoch mit modulierter Frequenz auszusenden. Dabei liegt die Frequenz des Mikrowellensignals in einem festgelegten Frequenzband im Bereich einer standarisierten Mittenfrequenz. Kennzeichnend für FMCW ist hierbei, dass die Sende-Frequenz nicht konstant ist, sondern sich periodisch innerhalb des festgelegten Frequenzbandes ändert. Die zeitliche Änderung ist hierbei standardmäßig linear und weist eine Sägezahn- beziehungsweise Dreiecks-Form auf. Eine Sinus-förmige Änderung kann prinzipiell jedoch auch eingesetzt werden. Im Gegensatz zum Pulslaufzeit-Verfahren wird die Entfernung bzw. der Füllstand bei Implementierung des FMCW-Verfahrens auf Basis der instantanen Frequenzdifferenz zwischen dem aktuellen Empfangssignal und dem momentan ausgesendeten Mikrowellensignal bestimmt.
-
Neben frei abstrahlender Radar-Messung, bei der das Mikrowellensignal über eine Antenne abgestrahlt bzw. empfangen wird, existiert zudem unabhängig vom Pulslaufzeit-Verfahren oder FMCW die Variante des geführten Radars. Hierbei wird das Mikrowellensignal über eine elektrisch leitfähige Sonde (bspw. ein Koaxial-Kabel oder einen Metallstab), die in den Behälter hinuntergelassen ist, geführt. Am Ort der Füllgutoberfläche wird in der Sonde das Empfangssignal generiert und entlang der Sonde gen Füllstandsmessgerät reflektiert. Bekannt ist diese Variante der Radar-basierten Füllstandsmessung auch unter dem Begriff „TDR“ („Time Domain Reflectometry“). Vorteilhaft an dieser Variante ist, dass aufgrund der geführten Signalabstrahlung weniger Leistung zum Betrieb des Füllstandsmessgerätes erforderlich ist.
-
Bei jedem der oben genannten Messprinzipien (Pulslaufzeit und FMCW; unabhängig von geführter oder freier Abstrahlung) wird zur Ermittlung des Füllstandes anhand des Empfangssignals eine entsprechende Auswertungskurve aufgezeichnet. Im Falle des Pulsradar-basierten Verfahrens wird die Auswertungskurve aufgrund der hohen Pulsfrequenz durch Unterabtastung des reflektierten Empfangssignals erstellt. Dadurch bildet die Auswertungskurve das eigentliche, reflektierte Empfangssignal zeitgedehnt ab. Bei Implementierung des FMCW-Verfahrens wird die Auswertungskurve durch Mischen des momentan gesendeten Mikrowellensignals mit dem reflektierten Empfangssignal erstellt. Unabhängig vom Messprinzip spiegelt die Auswertungskurve die Amplitude des reflektierten Empfangssignals in Abhängigkeit der Messdistanz wieder.
-
Der Füllstand wird aus der Auswertungskurve durch Detektion und örtlicher Zuweisung des entsprechenden lokalen Maximums bestimmt. Im Idealfall existiert neben dem Maximum, dass durch die Füllgut-Oberfläche erzeugt ist, kein weiteres Maximum. Bedingt durch weitere reflektierende Oberflächen im Behälter-Inneren erscheinen neben dem Füllstands-Maximum in der Auswertungskurve in der Praxis weitere entsprechende Maxima. Für die Füllstandsmessung ist jedoch allein das Maximum, das durch die Füllgut-Oberfläche erzeugt wird, relevant. Weitere Informationen in der Auswertungskurve werden daher nach Möglichkeit herausgefiltert, um die Füllstandsmessung verlässlicher zu machen.
-
Je nach Prozessanlage kann es vorteilhaft sein, im Zuge der Füllstandsmessung weitere Ereignisse, wie Schaum- oder Ansatzbildung im Behälter, zu detektieren, um solchen Ereignissen eventuell gegensteuern zu können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Füllstandsmessgerät bereitzustellen, mit dem neben dem Füllstand weitere Eigenschaften oder Zustände im Zusammenhang mit der Füllstandsmessung detektierbar sind.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Detektion eines Ereignis-abhängigen Zustandes mittels eines Radar-basierten Füllstandsmessgerätes, das zur Messung eines Füllstandes eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes dient. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte, die in aufeinanderfolgenden Messzyklen wiederholt werden:
- - Aussenden eines Mikrowellensignals in Richtung des Füllgutes,
- - Empfang eines Empfangssignals nach Reflektion des Mikrowellensignals im Inneren des Behälters,
- - Erstellung einer Auswertungskurve anhand von zumindest dem Empfangssignal, wobei die Auswertungskurve derart erstellt wird, dass eine Signalstärke des Empfangssignals in Abhängigkeit der Messdistanz wiedergegeben wird,
- - Erfassung eines vordefinierten Kennwertes der Auswertungskurve innerhalb des Messbereichs oder zumindest eines vordefinierten Teilbereichs vom Messbereich.
Über fortschreitende Messzyklen wird erfindungsgemäß eine Änderung und/oder eine Streuung des Kennwertes ermittelt. Dabei wird der Ereignis-abhängige Zustand detektiert, sofern die Änderung bzw. die Streuung einen vordefinierten Grenzwert überschreitet.
-
Ein Ereignis-abhängiger Zustand ist im Sinne der Erfindung mit dem Eintreten eines spezifischen Zustands im Zuge der Füllstandsmessung verbunden. Es kann sich beispielsweise um das Rühren eines Rührwerkes, um Schaumbildung oder um Ansatzbildung im Behälter handeln. Bei Detektion eines solchen Ereignis-abhängigen Zustandes durch das Füllstandsmessgerät kann diese Information also beispielsweise der Prozessanlagen-Steuerung übermittelt werden, um hierauf basierend entsprechende Steuerbefehle, wie das Abstellen einer Heizung oder das Abstellen eines Rührwerkes, auszugeben.
-
Bei einem Ereignis-abhängigen Zustand kann es sich gemäß der Erfindung jedoch auch um das Auftreten einer Funktionsstörung am Füllstandsmessgerät selbst handeln. Je nach Art des Ereignis-abhängigen Zustandes kann das Eintreten dieses Zustandes also auch damit verbunden sein, dass der vom Füllstandsmessgerät erfasste Füllstandswert ungenau oder nicht verlässlich ist. Grund hierfür kann bspw. eine mit Ansatz behaftete Antenne des Füllstandsmessgerätes 1 sein. Auch bei Vorliegen eines solchen Zustandes kann wiederum der übergeordneten Einheit übermittelt werden, um bspw. eine entsprechende Warnung auszugeben.
-
Die erfindungsgemäße Lösung bietet somit den Vorteil, dass einer Anlagen-Steuerung automatisiert und ohne zusätzliche Messinstrumente das Auftreten verschiedener Ereignisse im Behälter mitgeteilt werden kann. Somit kann die Betriebssicherheit der gesamten Prozess-Anlage erhöht werden.
-
Der Kennwert, aus der der Auswertungskurve erfasst wird, kann im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Arten definiert sein. Einerseits kann als Kennwert zumindest in einem Teilbereich des Messbereichs die Fläche unter der Auswertungskurve erfasst werden. Bei solch einer Definition ist es beispielsweise möglich, die aus diesem Teilbereich reflektierte Leistung des Empfangssignals zu bestimmen. Eine Zunahme der Fläche bzw. der Leistung mit steigenden Messzyklen bis über einen hierfür definierten Grenzwert in demjenigen Teilbereich, der an die Antenne anschließt, kann beispielsweise als Ansatzbildung an der Antenne interpretiert werden. Eine Abnahme der Leistung in einem weiter entfernten Teilbereich bis unterhalb eines entsprechenden Grenzwertes kann durch Schaumbildung hervorgehrufen werden.
-
Aiterativ oder zusätzlich zur Fläche kann als Kennwert die Amplitude, insbesondere eines lokalen Maximums, in der Auswertungskurve erfasst werden. Eine Varianz der Amplitude, die größer als ein vordefinierter Grenzwert ist, kann beispielsweise als drehendes Rührwerk gedeutet werden, sofern der zu beobachtende Teilbereich auf Höhe des Rührwerks liegt.
-
Eine dritte Möglichkeit zur Definition des Kennwertes besteht darin, als Kennwert die Anzahl an lokalen Maxima in zumindest einem Teilbereich des Messbereichs zu erfassen. Das Überschreiten eines Grenzwertes bezüglich der Anzahl an Maxima kann je nach Art des Füllgutes beispielsweise als Erscheinen von Störkörpern, wie Ablagerungen an der Behälter-Innenwand, ausgelegt werden.
-
Analog zum erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, außerdem durch ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät gelöst, das zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einer der zuvor genannten Ausführungsvarianten geeignet ist. Dementsprechend umfasst es folgende Komponenten:
- - Eine Signalerzeugungs-Einheit, die ausgelegt ist, in aufeinanderfolgenden Messzyklen jeweils ein Mikrowellensignal in Richtung des Füllgutes auszusenden,
- - Eine Empfangseinheit, die konzipiert ist, um nach Reflektion des Mikrowellensignals im Inneren des Behälters ein Empfangssignal zu empfangen,
- - eine Auswertungseinheit, die ausgelegt ist, um
- ◯ anhand von zumindest dem Empfangssignal pro Messzyklus eine Auswertungskurve, die eine Signalstärke des Empfangssignals in Abhängigkeit der Messdistanz wiedergibt, zu erstellen,
- ◯ innerhalb zumindest eines festgelegten Teilbereichs des Messbereichs einen vordefinierten Kennwert der Auswertungskurve zu erfassen,
- ◯ über fortschreitende Messzyklen eine Änderung und/oder eine Streuung des Kennwertes zu ermitteln,
- ◯ den Ereignis-abhängigen Zustand zu detektieren, sofern die Änderung bzw. die Streuung einen vordefinierten Grenzwert überschreitet,
- ◯ zumindest sofern die Änderung bzw. die Streuung einen vordefinierten Grenzwert nicht überschreitet, mittels der Auswertungskurve den Füllstand zu bestimmen.
-
Unter dem Begriff „Einheit“ wird im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung verstanden, die für ihren Einsatzzweck geeignet ausgelegt ist. Es kann sich also je nach Anforderung um eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale handeln. Es kann sich jedoch auch um eine (halbleiterbasierte) Digitalschaltung wie einem FPGA oder einen Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm handeln. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. In diesem Kontext können verschiedene elektronische Einheiten des Füllstandsmessgerätes im Sinne der Erfindung potentiell auch auf einen gemeinsamen physikalischen Speicher zurückgreifen bzw. mittels derselben physikalischen Digitalschaltung betrieben werden.
-
In einer weitergehenden Ausführungsform des Füllstandsmessgerätes kann die Auswertungseinheit vorzugsweise so ausgelegt werden, dass bei Über- bzw. Unterschreitung des Grenzwertes das Auftreten des spezifischen Ereignis-Zustandes, insbesondere graphisch oder als elektrisches Signal, ausgegeben wird. Ein entsprechendes elektrisches Signal kann beispielsweise mittels eines geeigneten Bussystems an die Anlagen-Steuerung übermittelt werden.
-
Auch ist es möglich, das Füllstandsmessgerät je nach Definition des Ereignis-abhängigen Zustandes so auszulegen, dass, sofern die Änderung bzw. die Streuung den vordefinierten Grenzwert über- bzw. unterschreitet, kein neuer Füllstandswert aus der aktuellen Auswertungskurve bestimmt wird.
-
Zudem ist es von Vorteil, wenn der Teilbereich zur Erfassung des Kennwertes manuell am Füllstandsmessgerät konfigurierbar ist. Somit lässt sich das Füllstandsmessgerät an den jeweiligen Behälter bzw. an das jeweilige Füllgut anpassen. Sofern beispielsweise die Antenne aufgrund von staubhaltigem oder feuchtem Füllgut zu Ansatzbildung neigt, kann der Teilbereich manuell an die Stelle des Messbereichs gesetzt werden, die an die Antenne angrenzt. Falls in der Mitte des Behälters bzw. des Messbereichs ein Rührwerk vorhanden ist, so kann der Teilbereich, in dem der Kennwert ermittelt werden soll, an diese Stelle des Messbereichs gesetzt werden.
-
Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
- 1: Eine Anordnung eines Radar-Füllstandsmessgerätes,
- 2: einen schaltungstechnischen Aufbau des Füllstandsmessgerätes, und
- 3: eine erfindungsgemäße Auswertungskurve.
-
Zum Verständnis der Erfindung ist in 1 eine typische Anordnung eines frei abstrahlenden, Radar-basierten Füllstandsmessgerätes 1 an einem Behälter 2 gezeigt. In dem Behälter 2 befindet sich ein Füllgut 3, dessen Füllstand L durch das Füllstandsmessgerät 1 zu bestimmen ist. Dazu ist das Füllstandsmessgerät 1 oberhalb des maximal zulässigen Füllstands L am Behälter 2 angebracht. Je nach Einsatzgebiet kann die Einbauhöhe h des Füllstandsmessgerätes 1 über dem Behälterboden bis zu mehr als 100 m betragen.
-
In der Regel ist das Füllstandsmessgerät 1 über ein Bussystem, etwa „Ethernet“, „PROFIBUS“, „HART“ oder „Wireless HART“ mit einer übergeordneten Einheit 4, beispielsweise einem Prozessleitsystem oder einer dezentralen Datenbank verbunden. Hierüber können zum einen Informationen über den Betriebszustand des Füllstandsmessgerätes 1 kommuniziert werden. Über das Bussystem können jedoch auch Informationen über den Füllstand L übermittelt werden, um gegebenenfalls am Behälter 2 vorhandene Zu- oder Abflüsse zu steuern.
-
Da das in 1 dargestellte Füllstandsmessgerät 1 als frei abstrahlendes Radar ausgelegt ist, umfasst es eine entsprechende Antenne. Dabei kann die Antenne, wie angedeutet, beispielswiese als Hornantenne ausgelegt sein. Insbesondere bei Radar-Frequenzen oberhalb von 100 GHz kann die Antenne auch als Planar-Antenne realisiert sein. Unabhängig von der Bauform ist die Antenne so ausgerichtet, dass entsprechende Mikrowellensignale SHF in Richtung des Füllgutes 3 ausgesendet werden.
-
An der Oberfläche des Füllgutes 3 werden die Mikrowellensignale SHF reflektiert und nach einer korrespondierenden Signallaufzeit an der Antenne des Füllstandsmessgerätes 1 entsprechend als Empfangssignale EHF empfangen. Hierbei hängt die Signallaufzeit der Mikrowellensignale SHF , EHF von der Entfernung d = h - L des Füllstandsmessgerätes 1 zur Füllgut-Oberfläche ab.
-
Oftmals unterläuft das Füllgut 3 während der Füllstandsmessung eine chemische Reaktion, einen Mahl- oder einen Rührprozess. Daher weist das Füllgut 3 entgegen der in 1 gezeigten Darstellung gegebenenfalls eine schäumende Füllgut-Oberfläche auf. Bedingt durch hohe Temperaturen oder staubhaltige Atmosphäre kann sich zudem Ansatz an der Behälter-Innenwand oder an der Antenne bilden. Dementsprechend können solche Zustände im Zuge der Füllstandsmessung zur Ermittlung eines ungenauen oder falschen Füllstandswertes L führen. Daher ist es zum Betrieb der Prozessanlage vorteilhaft, die einzelnen Zustände erkennen zu können, um im simpelsten Fall eine chemische Reaktion, beispielsweise bei ungewollter Schaumbildung, zu stoppen, indem ein Zufluss gestoppt oder eine Heizung heruntergeregelt wird.
-
Erfindungsgemäß können solche Zustände je nach Ereignis anhand der vom Füllstandsmessgerät 1 erstellten Auswertungskurve ZF1 , ZFn erkannt werden. Dabei erstellt das Füllstandsmessgerät 1 die Auswertungskurve ZF1 , ZFn bei Implementierung des FMCW-Verfahrens prinzipiell durch Mischen des momentan empfangenen Empfangssignals EHF mit dem derzeit ausgesendeten Mikrowellensignal SHF , wobei das Mikrowellensignal SHF hierzu kontinuierlich und innerhalb des Frequenzbandes mit sägezahnförmiger Frequenz-Änderung ausgesendet wird.
-
Im Fall des Pulslaufzeit-Verfahrens wird die Auswertungskurve ZF1 , ZFn durch Unterabtastung des pulsförmigen Empfangssignals EHF erstellt, wobei die Pulsfrequenz des Abtastsignals hierzu geringfügig von der Pulsfrequenz des Mikrowellensignals SHF bzw. des Empfangssignals EHF abweicht.
-
Sowohl bei FMCW, als auch beim Pulslaufzeit-Verfahren stellt die Auswertungskurve ZF1 , ZFn die Signalamplitude A des Empfangssignals EHF in Abhängigkeit der Messdistanz d wieder. Im Falle der Füllstandsmessung erstreckt sich der korrespondierende Messbereich h dementsprechend von der Antenne des Füllstandsmessgerätes 1 bis zum Boden des Behälters 2. Den Füllstand L kann das Füllstandsmessgerät 1 anhand der Auswertungskurve ZF1 , ZFn ermitteln, da die Reflektion des Mikrowellensignals SHF an der Füllgut-Oberfläche in der Auswertungskurve ZF1 , ZFn ein lokales Maximum Am,1 , Am,n erzeugt. Da das Füllstandsmessgerät 1 ausgelegt ist, um zu dem lokalen Maximum Am,1 , Am,n den korrespondierenden Abstand d zu ermitteln, kann das Füllstandsmessgerät 1 hieraus den Füllstand L berechnen.
-
In 2 sind zwei Auswertungskurven ZF1 , ZFn , die in einem ersten Messzyklus 1 sowie einem späteren Messzyklus n aufgenommen sind, schematisch dargestellt. Anhand dieser zwei Auswertungskurven ZF1 , ZFn wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion möglicher Ereignis-abhängiger Zustände näher veranschaulicht: Wie erkennbar wird, ist der Messbereich h im vorliegenden Fall in drei Teilbereiche s1 , s2 , s3 untergliedert, bei denen der erste Teilbereich s1 an die Antenne des Füllstandsmessgerätes 1 anschließt. Der dritte Teilbereich s3 grenzt an den Behälterboden. In dem zweiten, mittleren Teilbereich s2 weisen die Auswertungskurven ZF1 , ZFn an der Messdistanz d, die der Füllgut-Oberfläche entspricht, jeweils ein Reflexions-Maximum mit entsprechenden Amplituden Am,1 Am,n auf. Dieses Maximum zieht das Füllstandsmessgerät 1 zur Bestimmung des Füllstandes L heran.
-
Erfindungsgemäß wird zur Detektion von Ereignis-basierten Zuständen der Effekt genutzt, dass sich die Auswertungskurve ZF1 , ZFn, mit fortschreitenden Messzyklen n zumindest in einzelnen Teilbereichen s1 , s2 , s3 verändert. Eine Verringerung der Fläche fn hin zu fortschreitenden Messzyklen n, wie es im dritten Teilbereich s3 der Auswertungskurve ZFn visualisiert ist, kann beispielsweise durch eine Schaumbildung des Füllgutes 3 bedingt sein. Erfindungsgemäß kann daher bei diesem Ereignis-Zustand die Fläche fn im dritten Teilbereich s3 unterhalb der Auswertungskurven ZF1 , ZFn als Kennwert definiert werden, wobei vom Füllstandsmessgerät 1 außerdem mit fortschreitenden Messzyklen n die etwaige Änderung der Fläche fn in diesem Teilbereich s3 ermittelt wird. Wenn als Grenzwert eine zuvor definierte Mindestfläche unterschritten wird, kann das Füllstandsmessgerät 1 hieraus ableiten, dass als konkreter Ereignis-abhängiger Zustand eine Schaumbildung eingetreten ist. In diesem Zusammenhang bietet es sich erfindungsgemäß an, das Füllstandsmessgerät 1 so auszulegen, dass die Anzahl und die jeweilige Position der Teilbereiche s1 , s2 , s3 manuell an den jeweiligen Behälter 2 bzw. das Füllgut 3 angepasst werden kann.
-
Neben der Fläche fn kann auch die Amplitude Am,1 , Am,n des Füllstands-Maximums als Kennwert herangezogen werden: Eine Unterschreitung der Amplitude Am,n unter eine vordefinierte Mindest-Amplitude Am,min kann beispielsweise einer Schaumbildung als Ereignis-abhängigem Zustand zugeordnet werden. Andere Ursachen für eine Abschwächung der Amplitude Am,1 , Am,n des Füllstands-Maximums können z.B. im Aufkochen des Füllgutes 3 bzw. einer Änderung des dielektrischen Wertes des Füllgutes 3 liegen.
-
Alternativ zu der Fläche fn oder der Amplitude Am,1 , Am,n kann auch die Anzahl der Maxima (im dritten Teilbereich s3 ) als Kennwert zur Überwachung über die Messzyklen n herangezogen werden. Eine Verringerung der Anzahl an peripheren Maxima in der Auswertungskurve ZF1 , ZFn mit steigenden Messzyklen n kann durch das Füllstandsmessgerät 1 wiederum als Schaumbildung interpretiert werden.
-
Eine mit den Messzyklen n zunehmende Fläche bzw. Amplitude der Auswertungskurve ZF1 , ZFn im ersten Teilbereich s1 kann hingegen, sofern diese Fläche als zu überwachender Kennwert definiert ist, bei Übersteigen eines entsprechenden Grenzwertes durch das Füllstandsmessgerät 1 als Ansatzbildung an der Antenne detektiert werden.
-
Nicht nur eine Änderung eines möglichen Kennwertes, sondern auch dessen Streuung σ über die vergangenen Messzyklen n kann erfindungsgemäß herangezogen werden, um einen Ereignis-abhängigen Zustand zu detektieren. Beispielshaft dargestellt ist dies anhand der Streuung σ der Amplitude Am des Füllstands-Maximums in 3. Dabei ist der Begriff „Streuung“ nicht auf eine spezielle mathematische Definition wie die Varianz oder die mittlere quadratische Abweichung beschränkt. Sofern das Füllstandsmessgerät 1 als Kennwert eine Streuung σ der Amplitude ermittelt, die wiederum oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt, so kann das Füllstandsmessgerät 1 als Ereignis-abhängigen Zustand beispielsweise den Betrieb eines Rührwerkes im Inneren des Behälters 2 detektieren. Umgekehrt kann das Unterschreiten der Streuung σ vom Füllstandsmessgerät 1 als Ausfall des Rührwerkes interpretiert werden.
-
Je nachdem, wie hoch der Grenzwert für die Streuung σ gewählt ist, kann bei Überschreiten der Streuung σ als Ereignis-abhängiger Zustand wiederum eine Schaumbildung zugeordnet werden. Es versteht sich von selbst, dass neben der Amplitude Am,1 , Am,n auch die Streuung σ anderer Kennwerte, wie die Streuung der Fläche fn über vorangehende Messzyklen n ermittelt werden kann.
-
Sofern das Füllstandsmessgerät 1 einen der möglichen Ereignis-basierten Zustände detektiert, kann es dies einerseits nutzen, um den aus der Auswertungskurve ZF1 , ZFn ermittelten Füllstandswert L als nicht vertrauenswürdige Falschmessung zu deklarieren bzw. zu löschen.
-
Andererseits kann das Füllstandsmessgerät 1 bei Detektion eines Ereignis-basierten Zustandes dies an die übergeordnete Einheit 4 übermitteln. Hierdurch kann gegebenenfalls auf den Ereignis-basierten Zustand reagiert werden, bspw. durch Abschalten einer Pumpe oder einer Heizung in der Prozessanlage. Hierzu muss das Füllstandsmessgerät 1 so ausgelegt sein, um im Falle eines Ereignis-abhängigen Zustandes ein entsprechendes elektrisches Signal mittels eines geeigneten Bus-Protokolls auszugeben. Natürlich kann bei Vorhandensein eines Displays oder einer sonstigen (Leucht-) Anzeige am Füllstandsmessgerät 1 ein etwaiger Ereignis-abhängiger Zustand auch graphisch angezeigt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Füllstandsmessgerät
- 2
- Behälter
- 3
- Füllgut
- 4
- Übergeordnete Einheit
- A
- Amplitude
- d
- Messdistanz
- EHF
- Empfangssignale
- fn
- Fläche unter der Auswertungskurve
- h
- Einbauhöhe bzw. Messbereich
- L
- Füllstand
- n
- Messzyklus
- SHF
- Mikrowellensignale
- s1,2,3
- Teilbereiche des Messbereichs
- ZF1,n
- Auswertungskurven
- σ
- Streuung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012104858 A1 [0004]
- DE 102013108490 A1 [0005]
